DE2055732A1 - - Google Patents
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- DE2055732A1 DE2055732A1 DE19702055732 DE2055732A DE2055732A1 DE 2055732 A1 DE2055732 A1 DE 2055732A1 DE 19702055732 DE19702055732 DE 19702055732 DE 2055732 A DE2055732 A DE 2055732A DE 2055732 A1 DE2055732 A1 DE 2055732A1
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M171/00—Lubricating compositions characterised by purely physical criteria, e.g. containing as base-material, thickener or additive, ingredients which are characterised exclusively by their numerically specified physical properties, i.e. containing ingredients which are physically well-defined but for which the chemical nature is either unspecified or only very vaguely indicated
- C10M171/002—Traction fluids
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C1/00—Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon
- C07C1/20—Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon starting from organic compounds containing only oxygen atoms as heteroatoms
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C2/00—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms
- C07C2/76—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms by condensation of hydrocarbons with partial elimination of hydrogen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C2603/00—Systems containing at least three condensed rings
- C07C2603/56—Ring systems containing bridged rings
- C07C2603/58—Ring systems containing bridged rings containing three rings
- C07C2603/70—Ring systems containing bridged rings containing three rings containing only six-membered rings
- C07C2603/74—Adamantanes
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Description
Die Erfindung betrifft die Umsetzung von Normalparaffin-
und/oder Isoparaffinkohlenwasserstoffen mit gesättigten C.Q- bis Cjg-Adamantankohlenwasserstoffen, die 0 bis 3
Alkylsubstituenten aufweisen und/oder der entsprechenden
Adamantanole in Gegenwart von konzentrierter Schwefelsäure. Durch diese Umsetzung wird die Alkylierung der Adamantankerne
unter Bildung höherer Alkyladamantane bewirkt und es werden außerdem Verbindungen gebildet, die zwei Adamantankerne
aufweisen, die durch eine von dem als Reaktanten verwendeten Paraffinkohlenwasserstoff abgeleitete Alkylengruppe:
miteinander verknüpft sind. Aus Gründen der Bequemlichkeit werden diese verknüpften Verbindungen
1 Q 9 h 2 S / ? ? 0 7 - 2 -
nachstehend als "Bis-Produkte11 bezeichnet.
Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Friktionsoder Haftgetriebe, das mindestens zwei gegeneinander drehbare
Teile in zur Drehmoment-Übertragung geeigneter Zuordnung aufweist, auf deren haftenden beziehungsweise
Traktions-Oberflachen eine oder mehrere der erfindungsgemäßen
ALkyladamaiitanverbindungen abgelagert sind.
Die Erfindung betrifft weiterhin neuartige Adamantan-Produkte,
die mit SpezialÖlen kombiniert sind und zur Verwendung in den erwähnten Friktions- oder Haftgetriebeanordnungen
bestimmt sind.
Der Adamantankern enthält zehn Kohlenstoffatome, wovon
vier Brückenkopf-Kohlenstoffatome darstellen, die einander
äquivalent sind. Dies ist aus der folgenden schematischen Darstellung ersichtlich: -j
Wie gezeigt, werden die Brückenkopf—Kohlenstoffatome
gewöhnlich durch die Ziffern 1, 3, 5 und 7 bezeichnet und sämtliche dieser Brückenkopf-Stellungen sind in der
Kernsbruktur einander äquivalent.
- 3 - " 1098?5/??07
Zu Ausgangsmaterialien für das erfindungsgemäße Verfahren gehören Adamantan, 1- oder 2-Adamantanol, Alkyladamantane
des C1I- his Cjq-Bereiches, die 1 his 3 Alkylsuhstituenten
aufweisen und/oder die entsprechenden C^- bis C^g-Alkyladamantanole.
Werden Adamantanole verwendet, so kann die Hydroxygruppe entweder in Brückenkopf- ader in Nichthrückenkopf-Stellung
gehunden sein.
Durch die Erfindung wird eine Methode zur direkten Umsetzung von Paraffinkohlenwasserstoffen des C-,- his Coo~
Bereiches mit C10- his C.q-Adamantankohlenwasserstoffcn,
den entsprechenden Adamantanolen oder Gemischen solcher Verhindungen zugänglich, durch die eine C,- his C2Q-Kohlenwasserstoffeinheit
mit dem Adamantankern verhunden wird.
Erfindungsgemäß werden gesättigte Adamantankohlenwasserstoffe
des Bereiches mit 10 his 19 Kohlenstoffatomen, die
O his 3 Alkylsuhstituenten aufweisen, und/oder die diesen
Kohlenwasserstoffen entsprechenden Adamantanole mit einem oder mehreren η-Paraffinen des Bereiches mit 3 his 20
Kohlenstoffatomen und/oder Isoparaffinen des Bereiches mit 4 his 20 Kohlenstoffatomen umgesetzt, wie nachstehend
im einzelnen erläutert werden soll. Diese Umsetzung erfolgt durch Behandeln eines Gemisches, das 3^
wesentlichen aus diesen Reaktanten "besteht, mit
- 4 -1 O 9 F; 9 1^ / ? 9 O 7
konzentrierter Schwefelsäure einer Konzentration im Bereich
von 96 bis 105, vorzugsweise von 98 bis 104 Gewichtsprozent HpSO.-Äquivalenten. Die Temperatur der
Behandlung liegt zwischen dem Gefrierpunkt der Schwefelsäure und 100° G, vorzugsweise im Bereich von 10 bis 75°C
Die Berührung der Reaktanten mit der Schwefelsäure wird
solange fortgesetzt, bis mindestens eine wesentliche Umsetzung zwischen dem als Reaktanten vorliegenden Paraffin
und dem Einsatz-Adamantan eingetreten ist. Danach wird aus dem Reaktionsgemisch ein Kohlenwasserstoffprodukt
gewonnen, das mindestens eines der folgenden Produkte enthält:
(1) Einen alkylierten Adamantankohlenwasserstoff, welcher
der Adamantan-Einsatzverbindung entspricht, jedoch gebunden in einer Brückenkopf-Stellung des Adamantankerns
eine Alkylgruppe enthält, die von dem verwendeten Paraffinkohlenwasserstoff abgeleitet ist und dieselbe
Anzahl von Kohlenstoffatomen wie dieser aufweist und
(2) einen Kohlenwasserstoff des Bis-Typs, der zwei Adamantankerne
aufweist, die über Brückenkopf-Stellungen durch eine Alkylengruppe miteinander verknüpft sind,
die von dem verwendeten Paraffinkohlenwasserstoff abgeleitet ist und dieselbe Anzahl von Kohlenstoffatomen
wie dieser aufweist.
Im allgemeinen können beide Produkttypen in wesentlichen
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Ausbeuten gebildet werden. Sie können in Form eines Gemisches
gewonnen werden, welches besonders wertvoll als Bestandteil von Übertragungsflüssigkeiten ist. Wahlweise
kann jeder Produkttyp gesondert gewonnen werden, was beispielsweise durch Destillation erfolgt. Die einzelnen
Produkte sind ebenfalls von Wert als Bestandteile von Übertragungsflüssigkeiten.
Bevorzugte Produkte für.die Verwendung als Bestandteile am
von KraftUbertragungsflüssigkeiten sind Verbindungen, die aus Cc- bis Cg-Paraffinen und Cj2" ^i3 Cj .-Alkyladamantanen
oder Alkyladamantanolen, deren Alkylsubstituenten Methyl- und/oder Äthyl-Gruppen sind, erhalten wurden.
Als Einsatzmaterial für das erfindungsgemäße Verfahren kann jederbeliebige, gesättigte Adamantankohlenwasserstoff
des Ο-.,-.- bis Cj„-Bereiches, der O bis 3 Alkylsubstituenten
aufweist, oder jedes entsprechende Adamantanol ^ verwendet werden, dessen Hydroxygruppe sich in Brückenkopf-
oder ITichtbrückenkopf-Stellung befindet. Gemische solcher Kohlenwasserstoffe oder Adamantanole oder Gemische
beider Verbindungen können gewünschtenfalls verwendet werden. Alkylgruppen in den Alkyladamantanen oder
Alkyladamantanolen können in Brückenkopf- oder Nichtbrückenkopf-Stollungen
oder beiden Stellungen gebunden sein und verbleiben während der Reaktion überwiegend in
109*i?fi/??n7 -6-
derselben Stellung des Adamantankerns. Diese Alkylsubstituenten
können von Methyl- bis Nonylgruppen reichen, wobei die Gesamtzahl der Alkylkohlenstoffatome pro Molekül
neun nicht überschreitet.
Zu bevorzugten Adamantanen als Einsatzmaterial für das
erfindungügemäße Verfahren gehören die AlkyladamantankohLenwasserstoffe
des C^2 - bi-s Cj«-Bereiches, dia einen,
zwei oder drei Alkylsubstituenten aufweisen, oder ihre entsprechenden Monoole, Das Vorliegen von Alkylgruppen
am Kern des Einsatzmaterials bewirkt gewöhnlich eine Erniedrigung des Erstarrungspunkts der erzielten Produkte
und verleiht diesen einen weiteren Anwendungsbereich auf dem Gebiet der Übertragungsflüssigkeiten. Die als Ausgangsverbindungen
am meisten bevorzugten Alkyladamantane sind Kohlenwasserstoffe des Bereiches 212- bis C14, insbesondere
folgende Verbindungen: Dimethyladamantane,
Trimethyladamantane, Äthyladamantane, Methyläthyladamantane
und Dimethyläthyladamantane. Einige spezielle Beispiele
für diese und andere geeignete Kohlenwasserstoffe sind folgende Verbindungen: Adamantan, 1-Methyladamantan,
2-Methyladamantan, 1,2-, 1,3- und 1,4-Dimethyladamantan,
1- und 2-Äthyladamantane, 1-Äthyl-3-methyladamantan,
1-Äthyl-4-methyladamantan, 1,2,4-, 1,2,5-, 1,3,4— und 1,3,6-Trimethyladamantane, 1-Äthyl-2,4-d inethyladamantan
und 1-Äthyl-3,6-dimethyladamantan. Erläuternde Beispiele
— 7 -
1 0 9 Π ? S / ? ? 0 7
für andere Ausgangskohlenwasserstoffe, die höhere Alkylgruppen
enthalten, sind 1- und 2-Butyladamantane, 1-Methyl-3-propyladamantan,
1,3-Dimethyl-5-butyladamantan,
i-Äthyl-Z-methyl-S-hexyladamantan, 1-Pentyl-4-methyladamantan,
1,3-Diisobutyladamantan, n-Hexyladamantane, n-Nonyladamantane
und dergleichen.
Jedes den oben definierten Kohlenwasserstoffen entsprechende;
Adamantanol ist ebenfalls als Einsatzmaterial geeignet. Die Hydroxygruppe kann entweder in einer Brückenkopf-Stellung
oder einer Nichtbrückenkopf-Stellung am Kern gebunden sein. Unabhängig von der ursprünglichen Position
des OH-Rests am Kern, werden im wesentlichen dieselben Ergebnisse erzielt, weil in Gegenwart der bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten konzentrierten Schwefelsäure
unmittelbar Isomerisierung der OH-Gruppe in eine unsubstituierte Brückenkopf-Stellung des Kerns eintri'U
Der andere Reaktant in dem erfindungsgemäßen Verfahret
ist ein CU- bis Cp^-Paraffinkohlenwasserstoff, der ein
Normalparaffin, ein Isoparaffin mit gewissen Einschränkungen
im Hinblick auf die Verzweigung oder ein Gemisch aus solchen Reaktanten darstellen kann. η-Paraffine als
solche sind zwar in Gegenwart starker Schwefelsäure gewöhnlich
inert und die Isoparaffine sind im allgemeinen relativ inert, es wurde jedoch nun gefunden, daß sie
BAO ORIGINAL
ziemlich reaktiv sein können, wenn außerdem die Adamantanverbindung
anwesend ist und daß sie leicht als Alkylierungsmittel für den Adamantankern wirken können.
Für das erfindungsgemäße Verfahren kann jedes beliebige
Normalparaffin im Bereich von Propan bis Eicosan oder irgend ein Gemisch dieser η-Paraffine verwendet werden.
Wenn ein höher-molekulares η-Paraffin der angegebenen
Gruppe verwendet wird, so wird vorzugsweise eine Reaktionstemperatur im oberen Teil des hier angegebenen Bereiches
eingehalten und es kann außerdem wünschenswert sein, eine höhere Säurekonzentration des festgelegten Bereiches
zu verwenden, um die Reaktionsrate zu erhöhen. Zum Herstellen von Materialien, die zur Verwendung für Übertragungsflüssigkeiten
bestimmt sind, sind η-Paraffine des Cp- bis Co-Bereicheß besonders geeignete Reaktanten.
Die als Reaktanten verwendeten Isoparaffine gehören dem C.- bis Cp^-Bereich an und sollten nicht zu stark verzweigt
sein, da sonst das Cracken dieser Verbindungen in Gegenwart der konzentrierten Schwefelsäure zur vorherrschenden
Reaktion wire. Insbesondere werden die als Reaktanten
verwendeten Isoparaffine aus folgender Verbindungsgruppe ausgewählt: Isobutan, Isopentan, einfach und zweifach verzweigte
Tnohexan« , beliebige einfach verzweigte G7- bis
CpQ-Isoparaffine und Gemische solcher Verbindungen. Die
einzigen geeignete)!, doppelt verzweigten Isoparaffine
1 0 9 '■! ? Π / '>
? η 7
BAD ORIGINAL
_ 9 —
sind Dimethylbutane, nämlich Feohexan und 2,3-Dimethylbutan.
Auch Gemische beliebiger der genannten Isoparaffine mit beliebigen der erwähnten C,- bis CpQ-n-Paraffine
können eingesetzt werden. Zur Herstellung von Komponenten für Übertragungsflüssigkeiten sind, falls
Isoparaffine verwendet werden, die Isoparaffine des C1-- bis Og-Bereiches besonders geeignet.
Die erfindungsgemäße Umsetzung des aus Adamantankohlenwasserstoff
oder Monool bestehenden Einsatzmaterials mit dem Paraffin wird bewirkt, indem ein Gemisch dieser
Reaktanten mit konzentrierter Schwefelsäure in Berührung gebracht wird. Das Molverhältnis der Adamantanverbindung
zu dem Paraffin kann in dem Reaktionsgemisch stark variieren,
liegt jedoch gewöhnlich im Bereich von 3 : 1 bis 1 : 10. Auch das Verhältnis von Säure zu Reaktanten kann
stark schwanken. Im allgemeinen sollte ein Volumenüberschuß der Säure in bezug auf die Reaktanten angewendet
werden und typischerweise wendet man ein Volumverhältnis von Säure zu Reaktanten im Bereich von 1 : 1 bis 20 : 1
an. Das Gemisch ist gewöhnlich eine Emulsion der Säurephase und der Kohlenwasserstoffphase und die Reaktion
findet in der Säurephase statt. Die Schwefelsäure sollte
eine Konzentration im Bereich von 96 bis 105 $, als HpSO.-Äquivalentgewicht, vorzugsweise von 98 bis 104 i°
HpSO.,aufweisen. Die Reaktion»tempera tür kann im Bereich
von gerade oberhalb dec Gefrierpunkts der verwerteten
1 0 :' -Γ--)/'1 ?fi 7 - 10 -
8AO ORIGINAL
_ ίο- 20,5^73?
Säure bis etwa 100 C liegen und ist gewöhnlich im Bereich
von 10 bis 75° G. Wird als Reaktarit ein niedrigeres Alkan, wie Propan, Butan oder Isobutan verwendet, no wird
die Reaktion unter ausreichendem Druck durchgeführt, um
eine wesentliche Konzentration des Alkans in der flüssigen
Phase aufrechtzuerhalten.
Durch den Kontakt der Säure mit den Einratzmaterialien
werden diese veranlaßt, in unerwarteter v/eise zu reagieren,
wobei das Paraffin -ils Alkylierungsmittel für den iidamantankein
wirkt. Der Kontakt des Gemisches wird solange aufrechterhalten,
bis die gewünschte Reaktion zwischen dem Paraffin und dem Einsatz-Adamantan erfolgt ist. Die Reaktionsrate
hängt von der gewählten Reaktionstemperatur und der im Reaktor aufrechterhaltenen Konzentration der
Säure ab. Typische Reaktionsraten sind durch die Daten in den nachstehend gegebenen speziellen Beispielen angezeigt.
Im allgemeinen wird das Inberührungbringen solange fortgesetzt, bis im wesentlichen die gesamte Adamantanverbindung
reagiert hat.
Wenn das als Einsatz-Verbindung verwendete Adnmantan ein
Kohlenwasserstoff ist, so diffundiert dieser langsam in
die [Jäurephase, während das Gemisch gerührt v/ird, und
wird fiariri wahrscheinlich mindestem.» zum uberw: senden
Teil in i'Orm des J.r-hjniurnions gelöst. I;t die einsatz-
BAD ORIGINAL _ Π _
1 ,! μ ·: ·■',/■'■.>
Π 7
2Q5B732
Verbindung ein Monool, so löst dieses sich leicht vollständig
in der Säure und liegt wahrscheinlich wiederum überwiegend in Form des Carboniumions vor. Der Paraffin-Reaktant
diffundiert aus der Kohlenwasserntoffphase in
die Säurephase, um dort zu reagieren und die dabei (-rr.j elte
Rate hängt von dem Grad der Durchmischung, der Temperatur
und dem Molekulargewicht des verwendeten I'arafi iiu ab.
Die als Produkte gebildeten alkylierten -Adamantane v/erden
aus der Säurephase im Maß ihrer Bildung abgeschieden νηά
gehen als Bestandteile in die Kohlenwasserstoffphase über.
Während der Reaktion führt das Oxydationsvtrnogen derverwendeten
konzentrierten Säure zu einer Umwandlung rier
von dem Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterial stammenden Vari-crstoffatome
zu Wasser. Gleichzeitig wird aus der Säure ' tliwefeldioxyd
gebildet, das die neigung besitzt, aus dem Gemisch zu verdampfen, wenn die Reaktion nicht unter Dru>
I durchgeführt wird. Wenn die Konzentration der SlLurc Ik ;Λ
ist (beispielsweise 102 bis 105 # H2SC4), so kann die Rr
aktion so sch iell verlaufen, daß die rasche L'ntwicklurit
von Schwef eldioxyd zu Regelungaprob] emen führen kann, v.rtm
das System nicht unter ausreichendem Druck gehalten wjj··:.
Da Wasser und Schwefeldioxyd gebildet werden, verringert
sich die Konrentration der Schwefelsäure in dem Reakti ■: ns~
gemisch. Liese Verringerung kann gewünschtenfalls durch
Zugabe von Schwefeltrioxyd zu der; G-eraioeh während des
6AD ORIGINAL
Fortschreitens der Reaktion kompensiert werden.
Nach beendigter Umsetzung wird die Säurephase von der
Kohlenwasserstoffphase getrennt und letztere zur Gewinnung
des gewünschten Alkylierungsproduktes aufgearbeitet. Wie bereits festgestellt, enthält dieses Produkt im allgemeinen
einen alkylierten Adamantankohlenwasserstoff mit einem Kern pro Molekül und einer Alkylgruppe mehr, als
ursprünglich vorlag, sowie ein Bis-Produkt mit zwei Adaman tankernen pro Molekül, die durch einen Alkylenrest
miteinander verknüpft sind. Sowohl die zusätzliche Alkylgruppe als auch der Alkylenrest ist von dem als Reaktant
verwendeten Paraffin abgeleitet und besitzt dieselbe Anzahl von Kohlenstoffatomen wie das verwendete Paraffin.
Die Kohlenwasserstoffphase kann destilliert werden, um nicht umgesetztes Paraffin und Adamantan-Jiinsatzkohlenwasserstoff
von den Alkylierungsprodukten abzutrennen. Diese Alkylierungsprodukte können gewünschtenfalls destilliert
were; -η, um jeden der beiden Typen von Alkylierungsprodukten,
die bei der Reaktion gebildet wurden, gesondert zu gewinnen.
Wenn die Reaktion nicht vollständig durchgeführt wird, so verbleibt e.in Teil des Adamantan-Einsatzmaterials in
der Kohlenwasserstoffphase und ein weiterer Teil dieses
Materials blei et in Form von Carboniumionen in der Säurephase
zurück. ;;■■: letztgenannte Anteil kann durch
- 13 -
"i ü ? i< ? S / ' ι η 7
BAD ORIGINAL
Verdünnen der Säurephase mit Wasser (Eis) auf etwa 20 bis 40 ia HpSO, in Form des entsprechenden Monools
gewonnen werden. Dabei wird das Monool als ölige Phase abgeschieden, die abgetrennt werden kann. In einigen
Fällen, in denen die Konzentration der verwendeten Säure im unteren Teil des obengenannten Bereiches liegt, beispielsweise
bei 96 $> HpSO,, kann in der Säure phase außerdem
eine geringe Menge des Ketons vorliegen, das von dem Adamantan-Reaktant abgeleitet ist. Durch Verdünnen der
Säure wird dieses ebenfalls zusammen mit eventuell vorliegendem Monool abgeschieden. Diese Verbindungen können
durch Destillation getrennt und das gewonnene Monool gewünschtenfalls
zur weiteren Umsetzung zurückgeführt werden.
Zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird η-Butan verwendet, um 1-Äthyladamantan (EA) zu alkylieren.
Zunächst wird η-Butan in einen Rührautoklaven eingepreßt, der eine Beschickung aus 20 % Oleum enthält
(104,5 i» HpSO,-Äquivalent) und das Gemisch wird unter
Bildung einer Emulsion gerührt, in der das Volumverhältnis von Säure zu n-Butan 7 : 1 beträgt. Der Autoklav
ist mit einem Rückflußkühler und einem Rückschlagventil versehen, das so eingestellt ist, daß der Druck in dem
Autoklaven bei ^twa 0,5 atu gehalten wird. Durch das
Rückflüssen der; n-Butans wird die Temperatur in dem
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Autoklaven bei etwa lO° G gehalten. Während die Emulsion
bei dieser Temperatur gerührt wird, wird ein Strom von EA langsam eingeführt, "bis das Molverhältnis von EA : n-Butan
den Wert von 1 : 2 erreicht. Danach wird das Gemisch während einer Stunde gerührt, dann die Säureschicht
und die Kohlenwasserstoffschicht getrennt und die Kohlenwasserstoff
schicht zum Entfernen verbliebener Säure gewaschen. Das erhaltene Alkyladamantan ist vorherrschend
das folgende Produkt:
Dieses Produkt ist speziell 1-Äthyl-3-(2-methylpropyl)-adamantan.
Es wird außerdem ein kleiner Anteil des Bis-Produkts, 1,3-Bis-(3-äthyladamantanyl-1-)3-methylpropant
erhalten.
Pur die Hauptprodukte des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist charakteristisch, daß bei allen n-Paraffinen, ausgenommen
Propan, die von dem n-Paraffin abgeleiteten Alkyl-
und Alkylen-Gruppen jeweils eine einzige Methylverzweigung
aufweisen. Darüber hinaus ist der Methylsubstituent in der Alkylgruppe überwiegend oder mindestens in wesentlichem
Ausmaß an das zweite Kohlenstoffatom neben dem nicht verknüpften Ende der Kette gebunden, während der
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Methylsiibstituent in der Alkylengruppe überwiegend oder
mindestens in wesentlichem Ausmaß an ein alpha-Kohlens
toff atom der Eette gebunden ist. Anders ausgedrückt: Mindestens ein wesentlicher Teil der Reaktionsprodukte,
die unter Verwendung irgend eines C.- oder eines höheren
η-Par äff ins gebildet werden, "besitzt eine Alkyl- oder
Alkylengruppe, die einer der folgenden Strukturen entspricht: "
CH5 CH5
—^CH2 V ?-°H3 —fCH2 V f H
H
Wenn als Reaktant n-Paraffine des Bereiches von Cj-- "bis
Cq verwendet werden, so sind η und m in diesen Formeln
ganze Zahlen, die 2 "bis 5 beziehungsweise 3 bis 6 betragen.
Das Vorliegen der Methylsubstituenten in den Alkyl-,
und Alkylen-G-ruppen der Reaktionsprodukte ist günstig
für die Verwendung dieser Produkte als Bestandteile von Kraftübertrrgungs-Flüssiükeiten, da die Methylverzweigungen
daEU neigen, die Kristallisation zu verhindern
und die Erstarrung^- oder Fließpunkte der Produkte zu
erniedriger,.
Wenn anstelle der η-Paraffine di^ spezifizierten Isoparaffine
ε.'.:.'■_- Reaktanten eingesetzt werden, so werdei
wiederum c' ν oben beschriebenen strukturen ausgebildet«
es result; ^r ;ϊΐ jecoch .^ewch-nlich. 'i!iter:;chietliche
- 16 10: , / ' ■■■">'·■ f
Verteilungen der möglichen Isomeren. Selbst wenn als Einsatzmaterial die doppelt verzweigten Hexane (2,3-Dimethyl
"butan und Neohexan) verwendet werden, so werden
mindestens zu einem wesentlichen Anteil Produkte erhalten, die, wie oben gezeigt, einen einzigen Methylsubstituenten
in den Alkyl- und Alkylengruppen aufweisen.
Gewöhnlich werden durch die erfindungsgemäße Reaktion
beide Typen von Alkylierungsprodukten erzielt, ihre Mengenverhältnisse können jedoch in Abhängigkeit von dem
gewählten speziellen Reaktanten und Bedingungen beträchtlich schwanken. Es ist eine allgemeine Regel, daß die
Bildung des Bis-Produkts gegenüber dem Alkyladamantan durch-Bedingungen begünstigt wird, die höhere Konzentrationen
von Carboniumionen, abgeleitet von der Ausgangs-Adamantanverbindung,
in der Säurephase hervorrufen. Dazu gehören bei Verwendung eines Adamantan-Kohlenwasserstoffes
als Reaktant höhere Säurekonzentrationen und höhere Temperaturen oder die Verwendung eines Monools
als Reaktant anstelle des Adamantankohlenwasserstoff-Einsatzmaterials.
In manchen fällen enthält das gebildete Alkyladamantan
einen geringen anteil einer Verbindung, in der die neuen Alkylgruppen an dem Kern nicht genau dieselbe .anzahl
von Kohlenstoffatomen wie das verwendete Einsatz-Paraffin
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- 17 -
aufweisen. In diesem Material können die neuen Alkylgruppen
sich um ein oder zwei Kohlenstoffatome von dem
Ausgangsparaffin unterscheiden. Wenn beispielsweise n-Pentan
oder Isopentan verwendet wird, so kann ein geringer Anteil eines Produkts erhalten werden, das C,- und C/--Alkylgruppen
aufweist. Wenn der Reaktant ein Cg-Paraffin
ist, so können geringe Mengen an Alkyladamantanen in dem erhaltenen Produkt auftreten, die C.-, C1-- und CU-Alkylgruppen
besitzen. Sämtliche dieser Produkte sind wertvolle Komponenten für Kraftübertragungsflüssigkeiten. Es
wird angenommen, daß sie als .Ergebnis der Disproportionierung des Ausgangsparaffins und anschließende Alkylierung
des Adamantankerns mit den Disproportionierungsprodukten entstehen.
Als Produkt des erfindungsgemäßen Verfahrens kann bei Verwendung von einem oder mehreren C.«- bis CL .-Alkyladamantanen
oder Alkyladamantanolen und einem oder mehreren Gcbis
Cg-n-Paraffinen, Isoparaffinen oder beiden, ein besonders
wünschenswertes Gemisch gewonnen werden, das aus einer kombination der beiden beschriebenen Typen von
alkylierten Adamantanen besteht. Dieses Produkt stellt ein neuartiges Material dar, das einzigartige Nützlichkeit
als Bestandteil von Übertragungsflüssigkeiten besitzt. Beide Typen von Reaktionsprodukten besitzen ungewöhnlich
hohe Traktionskoeffizienten im Vergleich mit den
- 18 109825/??07
meisten Kohlenwasserstoffen. Auch die Tatsache, daß das
Gemisch zahlreiche Kohlenwasserstoffe enthält, die Adamantankerne aufweisen, ist von Vorteil, da der Fließpunkt
vermindert ist und ein mittlerer Viskositätswert gewährleistet ist, der für die verschiedenen Anwendungen
in Übertragungssystemen erwünscht ist.
Diese Masse mit neuartiger Zusammensetzung, die als Bestandteil für ein Kraftübertragungsfluid geeignet ist,
kann definiert werden als ein Gemisch aus Kohlenwasserstoffen, die Adamantankerne enthalten, welches aus einer
Kombination folgender Bestandteile besteht:
(1) Alkyladamantankohlenwasserstoffen der Struktur QX,
in der Q eine C-io- his C. .-Alkyladamantyl-Gruppe
mit einer Valenz am Brückenkopf bedeutet und für Dimethyladamantyl-, Trimethyladamantyl-, Äthyladamantyl-,
Methyläthyladamantyl oder Dimethyläthyladamantylsteht
und X eine endständig mit dieser Valenz verknüpfte C1-- bis Gg-Alkylgruppe bedeutet,
die im wesentlichen einfach verzweigt ist und die folgende Struktur umfaßt
CH,
CH9-)—- C — CH,
2 η ι 3
in der η eine ganze Zahl von 2 bis 5 darstellt, und
- 19 10982 5/??07
(2) Alkyladamantane des Bis-Typs der Struktur QZQ,
in der Q einen der vorher erläuterten Reste und Z eine Cc- "bis Og-Alkylengruppe bedeutet, welche
die Reste Q zwischen Brückenkopf-Stellungen miteinander verknüpft und mindestens zu einem wesentlichen
Anteil die folgende Struktur aufweist:
GH,
-*CH2 V h —
H
in der m eine ganze Zahl von 3 bis 6 bedeutet.
Friktionsgetriebe- oder Haftgetriebe-Systeme für die Kraftübertragung
wurden in zahlreichen LiteratursteIlen beschrieben.
Beispiele dafür sind folgende: 1) Die US-Patentschrift 3 394 603, Rounds, 2) die US-Patentschrift 3 411 369,
Hamman et al., 3) die Veröffentlichung von F.G. Rounds, J.
of Chem. and Eng. Data, Band 5, Nr. 4, Seiten 499 bis 507 (Oktober 1960), 4) Hewko, Rounds und Scott, Proceeding of
the Symposium on Rolling Contact Phenomena, Seiten 157 bis 185, Elsevier Publishing Co., Amsterdam (1962). .'/ie aus
diesen Literaturstellen ersichtlich ist, sind für Übertragungsflüssigkeiten, die in Friktionsgetriebe-Systemen
verwendet werden, spezielle Eigenschaften erforderlich. Eine der gewünschten Eigenschaften ist ein hoher Traktionskoeffizient,
wie er beispielsweise durch das in der Literaturstelle 3) beschriebene Prüfverfahren gemessen wird.
Wie.dort gezeigt wird, haben die meisten Materialien
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Traktionskoeffizienten (gemessen bei einer Lagergeschwindigkeit von 183 m/Min.) von weniger als 0.06, wobei die
Werte der Kohlenwasserstoffe gewöhnlich im Bereich von
0.03 bis 0.05 liegen. Im Vergleich dazu zeigen die erfindungsgemäßen Alkyladamantane und Bis-Verbindungen im
allgemeinen in dieser V/eise gemessene Traktionskoeffizienten, die bei 0.06 oder darüber liegen.
So sind viele der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Alkyladamantane und Bis-Verbindungen bei
Raumtemperatur Öle und zeigen ungewöhnlich hohe Traktionskoeffizienten.
Sie sind besonders wertvoll als Bestandteile von Übertragungsflüssigkeiten zur Verwendung in Friktionsgetriebe-Systemen
oder torischen Kraftübertragungssystemen. Einige der Verbindungen (in reiner Form) haben
so hohe Symmetrie, daß sie relativ hoch-schmelzende Feststoffe sind. Diese Verbindungen eignen sich als Komponenten
für Übertragungsflüssigkeiten, die ein Lösungshilfsmittel enthalten, wie einen fluiden Naphthenkohlenwasserstoff
oder ein fluides verzweigtes Paraffin oder einen olefinischen acyclischen Kohlenwasserstoff oder
ein Gemisch aus Naphthenkohlenwasserstoffen und acyclischen
Kohlenwasserstoffen.
Geeignete Mischungskomponenten für diese Alkyladamantane zur Bildung von verbesserten, gemischten Übertragungsflüssigkeiten sind Öle, die durch Polymerisation von
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Olefinen hergestellt werden, hydrierte Polyolefinöle (insbesondere solche, die im wesentlichen frei von olefinischer
Unsättigung sind), hydrierte Kohlenwasserstofföle und gesättigte cyclische und acyclische Kohlenwasserstoffe.
Besonders geeignete Flüssigkeiten zur Herstellung
dieser Mischung sind (1) hydrierte naphthenische oder paraffinische Öle, die nicht mehr als ein Gewichtsprozent
"Gelaromaten" enthalten, (2) organische Flüssigkeiten
des Bereiches C-ip"" ^s ^70, ^e mindestens einen gesättigten
Ring enthalten und einen Traktionskoeffizienten von mindestens 0.06 besitzen, (3) eine kondensierte gesättigte
Komponente, die 2 bis 9 kondensierte Ringe aufweist und einen Gesamtgehalt an Kohlenstoffatomen von
etwa 9 bis etwa 60 besitzt, (4) ein flüssiger Kohlenwasserstoff mit acyclischer Struktur mit mindestens drei
quaternären Kohlenstoffatomen, (5) Produkte der Gruppen
(2) bis (4) einschließlich solcher, in denen bis zu 8 Kohlenstoffatome durch Sauerstoff-, Stickstoff-, Phosphoroder
Siliziumatome ersetzt sind. Fluorierte Verbindungen, W
die einer der genannten Adamantanverbindungen entsprechen, in denen 1 bis sämtliche Wasserstoffatome in dem Kohlenwasserstoff
durch Fluor ersetzt sind, sind ebenfalls geeignet als Übertragungsflüssigkeiten oder als Komponenten
von Übertragungsflüssigkeiten, insbesondere in Mischflüssigkeiten
mit hydrierten Olefinpolymeren.
Besonders geeignete Übertragungsfluida enthalten 5 bis 95
1098?5/7207
- 22 -
Volumprozent eines oder mehrerer der erfindungsgemäßen Alkyladamantane oder Bis-Kohlenwasserstoffe und 95 bis
5 io eines acyclischen verzweigten fluiden Polymeren eines
C,- bis Cg-Monoolefins. Dieses fluide Polymere besitzt
vorzugsweise eine SUS-Viskosität bei 37.8° G im Bereich von 20 bis 20000 SUS, insbesondere einen Viskositätsindex
nach ASTM im Bereich von 3o bis 160. Vorzugsweise hat die endgültige, gemischte Übertragungsflüssigkeit eine SUS-Viskosität
bei 37.8° C im Bereich von 30 bis 15000.
Gemäß einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wurde festgestellt, daß neuartige und
wertvolle Kraftübertragungsfluids für Getriebe erhalten
werden können, wenn bestimmte Alkyladamantan-Dimere, die Gegenstand der älteren Patentanmeldung P 20 41 275.3 sind
und deren Herstellung dort im einzelnen beschrieben wird, mit O--,- bis C .^-ITaphthenkohlenwasserstoffen oder bestimmten
verzweigten Paraffinkohlenwasserstoffen kombiniert werden.
Me als Komponenten dieser neuartigen Kraftübertragungsflüssigkeit
verwendeten Naphthenkohlenwasserstoffe des Bereiches C,^ bis G,o sind Verbindungen mit einer Umwandlungstemperatur
(transition temperature) im Bereich von -90 bis -30° C. Die als Komponente vorliegenden
verzweigten Paraffinkohlenwasserstoffe kennen Verbindungen
- 23 1098?5/??07
mit mindestens 3, vorzugsweise mindestens 4 Kohlenstoffatomen sein. Nach einer Ausführungsform handelt es sich
um verzweigte Paraffinkohlenwasserstoffe des Bereiches C, bis Gq, vorzugsweise des Bereiches G, bis Gq. Am stärksten
bevorzugt werden jedoch verzweigte Paraffinkohlenwasserstoffe, die einem vollständig hydrierten Polymeren
eines G,- bis Cg-Olefins entsprechen.
Die Adamantanverbindungen, zu denen diese Naphthenkohlenwasserstoffe
oder Paraffine in dieser besonderen Ausführungsform der Erfindung gegeben werden, um eine bevorzugte
Kraftübertragungsflüssigkeit auszubilden, sind Alkyladamantan-Dimere,
deren Eigenschaften und Herstellung nachstehend beschrieben werden soll.
Zu diesem Zweck werden Alkyladamantane und/oder Alkyladamantanole
des C^o- bis Cjq-Bereiches, die 1 bis 3 Alkylsubstituenten
des Bereiches mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen aufweisen (das heißt Methyl-, Äthyl-, n-Propyl- oder Isopropylgruppen)
unter Bildung von Bis-Produkten umgesetzt, indem dieses Einsatzmaterial mit konzentrierter Schwefelsäure
einer Konzentration im Bereich von 94 bis 102 Gewichtsprozent HpSO,-Äquivalenten, insbesondere 96 bis
100 # H2SO., in Berührung gebracht wird. Die Temperatur,
bei der dieser Kontakt durchgeführt wird, liegt zwischen dem Gefrierpunkt der Schwefelsäure und 100° G, insbesondere
109325/7707
im Bereich von 10 "bis 75° C. Diese Bedingungen "bewirken,
daß das Alkyladamantan-Einsatzmaterial unter Bildung von dimeren Kohlenwasserstoffen reagiert, in denen zwei Adamantankerne
über einen Alkylenrest miteinander verknüpft sind, der einer Alkylgruppe der Ausgangsverbindung entspricht.
In anderen Worten: die verknüpfende Einheit zwischen den Kernen kann durch -R- dargestellt werden, wobei
R ein Alkylenrest ist, der dieselbe Anzahl von Kohlenstoffatomen wie ein Alkylsubstituent der Ausgangsverbindungen
aufweist. Enthält die Ausgangsverbindung nur Methylsubstituenten,
so ist die resultierende Verknüpfung über ein Nichtbrückenkopf-Kohlenstoffatom eines der Kerne und ein
Brückenkopf-Kohlenstoffatom des anderen Kerns gebunden,
während bei Anwesenheit eines Äthyl- oder Propyl-Substituenten
die resultierende Äthylen- oder Trimethylen-Verknüpfung
nur an Brückenkopf-Stellungen der verknüpften Kerne gebunden ist.
Wenn das Ausgangsmaterial ein Dimethyladamantan, Dimethyladamantanol,
Athyldimethyladamantan oder Äthyldimethyladamantanol
enthält, wird außerdem ein anderer Produkttyp erhalten, der eine Ätherverknüpfung aufweist. Diene Ätherverbindungen
werden aus Gründen der Bequemlichkeit ebenfalls als "Bis-Produkte" oder MBis-Verbindungen" bezeichnet,
da sie ebenfalls zwei Adamantankerne pro Molekül enthalten. Die Kerne sind sowohl durch eine -R-Verknüpfung,
- 25 109825/9707
in der R eine Methylen- oder Äthylengruppe "bedeutet,
als auch durch die ÄtherMndung miteinander verknüpft, wie nachstehend im einzelnen erläutert werden soll. Infolgedessen
enthalten die Ätherverbindungen einen Ring mehr pro Molekül als die dimeren Kohlenwasserstoff-Verbindungen.
Zahlreiche der durch dieses Verfahren hergestellten Bis-Verbindungen,
sowohl der dimeren Kohlenwasserstoffe als auch der Äther, sind bei Raumtemperatur Öle und besitzen
ungewöhnlich hohe Traktionskoeffizienten. Sie sind besonders wertvoll als Komponenten für Übertragungsflüssigkeiten
zur Verwendung in Friktionsgetrieben oder torischen Übertragungssystemen.
Insbesondere können diese Adamantan-Dimeren, die zwei
Adamantankerne aufweisen, die über mindestens ein Kohlenstoffatom eines Alkylsubstituenten des als Ausgangsverbindung
verwendeten Alkyladamantans miteinander verknüpft sind, durch folgendes Verfahren hergestellt werden:
Inberührungbringen eines Gemisches, das im wesentlichen aus
(1) Schwefelsäure einer Konzentration von 94 bis 102 %
H2SO4, und
(2) einem ^insatzmaterial besteht, das eine oder mehrere
der folgenden Verbindungen enthält: (a) C-jp" ^is V-\q-Alkyladamantankohlenwasserstoffe
mit 1 bis 3
- 26 10982S/??07
Alkylsubstituenten des Bereiches G1 bis C,, (b) C1?-
bis Cjg-Alkyladamantanole mit 1 bis 3 Alkylsubstituenten
des Bereiches C. bis C, oder (c) Gemische solcher Verbindungen.
Dieses Inberührungbringen erfolgt bei einer Temperatur oberhalb des Gefrierpunkts der Säure, jedoch unter
100 0 solange, bis zumindest eine wesentliche Verknüpfung der Adamantankerne eingetreten ist.
Danach wird das Dimere, das zwischen den beiden Adamantankernen als verknüpfende Gruppe -R- einen Alkylenrest mit derselben Anzahl von Kohlenstoffatomen wie eine Alkylengruppe der Ausgangsverbindung aufweist, aus dem Reaktionsgemisch gewonnen.
Danach wird das Dimere, das zwischen den beiden Adamantankernen als verknüpfende Gruppe -R- einen Alkylenrest mit derselben Anzahl von Kohlenstoffatomen wie eine Alkylengruppe der Ausgangsverbindung aufweist, aus dem Reaktionsgemisch gewonnen.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele ausführlicher veranschaulicht.
In jedem dieser 8 Versuche wurden als Reaktanten n-Hexan und 3,5-Dimethyladamantanol-1 (als nDMA-olM bezeichnet)
und 25 ml konzentrierter Schwefelsäure (96 $ HpSO. in
Versuch 1 und 100 $ in Versuchen 2 bis 8) verwendet. Das Verfahren wurde in folgender Weise durchgeführt: Die Säure wurde in. einem Kolben bei der gewünschten Temperatur gehalten und mit Hilfe eines Magnetrührers gerührt. Dazu
wurde DiiA-ol in einer Menge von 2.5 g zugesetzt (0.0139
Mol). Sobald das Monool sich gelöst hatte, wurde n-Hexan
und 25 ml konzentrierter Schwefelsäure (96 $ HpSO. in
Versuch 1 und 100 $ in Versuchen 2 bis 8) verwendet. Das Verfahren wurde in folgender Weise durchgeführt: Die Säure wurde in. einem Kolben bei der gewünschten Temperatur gehalten und mit Hilfe eines Magnetrührers gerührt. Dazu
wurde DiiA-ol in einer Menge von 2.5 g zugesetzt (0.0139
Mol). Sobald das Monool sich gelöst hatte, wurde n-Hexan
- 27 109325/??07
in dem gewählten Anteil zugegeben und das Rühren fortgesetzt.
In den Versuchen, in denen das Holverhältnis von DMA-ol z-u n-Hexan 1 : 1 betrug, wurde η-Hexan in einer
Menge von 1.2 g (0.0139 Mol) verwendet. In "bestimmten Zeitabständen wurden Anteile von 1 ml des Reaktionsgemisches
entnommen, mit Wasser verdünnt und mit Äthyläther extrahiert, um sämtliche gebildete Produkte und nicht
umgesetztes Material zu gewinnen. Die Extrakte wurden durch Gas-Flüssigphasen-Chromatographie analysiert und
die einzelnen Komponenten durch IR-, NMR- und Massenspektroskopie identifiziert. Die Ergebnisse dieser Versuchsreihe
sind zusammen mit verschiedenen Versuchsbedingungen in Tabelle 1 gezeigt. Die angegebenen Zusammensetzungen
der Produkte umfassen kein nicht umgesetztes η-Hexan und beziehen sich auf Materialien, die oberhalb
dieses Reaktanten sieden. Die chromatographischen Diagramme zeigten außerdem geringe Mengen eines von dem Haupt-Monoalkylierungsprodukt
(OV-DMa) verschiedenen alkylierten Produkts an, das wahrscheinlich aus der bereits erwähnten
Disproportionierungsreaktion stammt; die Anteile dieses Produkts waren jedoch so gering, daß sie zu vernachlässigen
sind. Die Bezeichnung "DMA-on11 in Tabelle 1 bezieht sich
auf das Keton von Ma, das nur in Versuch 1 in gewissem
Ausmaß gebildet wurde.
- 28 -1Q9B?fi/??07
Bei spiel |
DMA-ol/ n-C6 |
1 | Umsetzung von | Temp., 0C |
Tabelle | 1 | DMA | Zusammensetzung des Produkts, % | DMÄ-on Gg-DMA | Dimere &Äther |
Bus ver bindung |
|
1 | 1 | 1 | 25-30 | 44.6 59.2 57.1 |
DMA-ol | 6.1 8.0 8.9 2.3 |
4.7 9.2 9.5 |
4.0 9.5 |
||||
2 | 1 | 1 | Säurekon zentration fo H0SO. 2 4 |
25-30 | 44.9 | 44.6 19.6 12.7 |
31.4 | — | 23.7 | |||
3 | 1 | . 1 .1 |
96 | 25-30 | η-Hexan mit Dimethyladamantanol | 23.9 | — | 14.4 | — | 61.7 | ||
4 5 |
1 2 |
. -j | 100 | 10-15 10-15 |
30.4 43.6 33.6 |
—— | 31.2 2.7 9.7 |
— | 38.4 46.1 55.5 |
|||
O | 6 | 2 | 10 | 100 | 10-15 | Dauer, Stunden |
26.5 | 7.6 1.2 |
3.5 | .— | 70.0 | |
r>—. | 7 | 1 | : 10 | 100 100 |
10-15 | 0.37 0.83 1.25 |
64.1 85.1 74.9 |
— | 3.6 | 12.8 14.5 21.5 |
||
NJ cn |
8 | 1 | 100 | 10-15 | 1.00 | 61.9 60.8 55.3 |
23.1 0.4 |
17.1 19.2 23.4 |
' | 21.0 20.0 20.1 |
||
O | 100 | 1.60 | — | 2055 | ||||||||
100 | 3.50 0.67 1.50 |
|||||||||||
1.25 | ||||||||||||
0.05 0.13 0.23 |
||||||||||||
0.75 1.00 2.30 |
||||||||||||
Die Daten der Tabelle 1 zeigen, daß durch Umsetzen von η-Hexan mit DMA-ol beide Typen von Alkylierungsprodukten
hergestellt werden können und daß die Ausbeute an Bis-Yerbindung unter den meisten Bedingungen, die für diese
Reaktanten gezeigt wurden, die Ausbeute an Alkyladamantan (Gg-DMA) übersteigt. Die Beispiele 5 und 6 zeigen
tatsächlich, daß bei einem Verhältnis von Monool zu n-Hexan von im wesentlichen über 1 : 1 gewünschtenfalls die
Alkylierung so gesteuert werden kann, daß der größte Anteil der Alkylierungsprodukte Bis-Verbindungen sind. Beispiel
1 zeigt, daß bei Anwendung einer Säurekonzentration am unteren Endesdes angegebenen Bereiches wesentliche Anteile
an Nebenprodukten erzielt werden. Eines dieser Nebenprodukte ist Dirnethyladamantanon (DMA-on). Andere
sind unter der mit "Diniere & Äther" bezeichneten Spalte zusammengefaßt. Diese Produkte enthalten zwei Adamantankerne,
die über eine Methylengruppe miteinander verknüpft sind, die sich von einem der -CH,-Substituenten des DMA-ol-Einsatzmaterials
ableitet. Der Äther-Anteil enthält zusätzlich eine Äthylverknüpfung. Im Beispiel 1 bestand
der Hauptanteil dieser "Dimeren & Äther*-Komponente aus
dem Äther. Diese Produkte wurden in keinem der Beispiele 2 bis 8 gefunden, bei denen konzentriertere Säure angewendet
wurde.
Die Tabelle 1 zeigt außerdem, daß beträchtliche Anteile
- 30 -
109825/??07
205573?
an Dimethyladamantan (DMA) in dem Endprodukt vorliegen.
Dies spricht für die Austauschbarkeit von DMA und DMA-ol als Einsatzmaterialien für dieses Verfahren. Die weitere
Umsetzung des gebildeten DMA könnte durch Fortsetzung der Reaktion während ausreichender Dauer in Gegenwart
von nicht verbrauchtem η-Hexan bewirkt werden. Um diese
weitere Umsetzung durchzuführen, kann es erforderlich sein, dem Reaktionsgemisch SO, oder rauchende Schwefelsäure
zuzusetzen, um die Konzentration der Säure bei einem Wert von mehr als 96 fo HpSOi zu halten, da die
Säurekonzentration mit dem Portschreiten der Reaktion abfällt.
Die· Struktur des als Produkt gebildeten CV-DMA wurde
durch IR7 NMR- und Massenspektroskopie identifiziert.
Dabei zeigte sich, daß es überwiegend aus folgendem Iso meren bestand: c
Diese Verbindung hatte einen Siedepunkt von etwa 309° C bei 760 mm Hg absolutem Druck. Das als Produkt gebildete
Gg-DMA enthielt außerdem geringe Anteile der verschiedenen Isomeren dieser Verbindung. Das Bis-Produkt hatte
einen beträchtlich höheren Siedepunkt und es zeigte sich, daß es im wesentlichen aus folgender Verbindung bestand:
- 31 109825/??07
- 31 -
Die Traktionskoeffizienten des Cg-DMA und der Bis-Verbindung
wurden gesondert geprüft, wobei nach dem Verfahren von Rounds bei einer lagergeschwindigkeit von 183 m/
Min. Koeffizienten von 0.060 beziehungsweise 0.061 erhalten
wurden. Diese Werte stellen außerordentlich hohe Traktionskoeffizienten für Kohlenwasserstoffe dar.
Drei Versuche wurden unter Bedingungen durchgeführt, die denen der Beispiele 2 und 3 entsprachen, mit der Ausnahme,
daß n-Pentan anstelle von η-Hexan verwendet wurde. Der andere Reaktant war wiederum DMA-ol. In diesen Fällen
wurde nach Beendigung der Reaktionsdauer das Gemisch absitzen gelassen, um die Kohlenwasserstoffphase abzutrennen
und es wurde lediglich die letztgenannte Phase analysiert. Die erzielten Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt. Die
Zusammensetzung ist auf das Produkt bezogen, das oberhalb von n-Pentan siedet.
~ 32 -
H | • | +3 | LP, | |
ο | Kl | pi | O | |
j; | ||||
CO | O | |||
O | I | |||
rt | P-! | ra | ||
C\J | to | •H | ||
CO | φ | |||
Tj | br | |||
CS | H | |||
H | pi | |||
>. | U | I | ' CP* | |
P | -P | J) TJ | ||
Q) | CD | Φ Sh | ||
■A | ||||
η | CU | ra ρ | ||
Π | ||||
P | ίί | |||
•rl | CO | |||
E | K) | « | ||
N | P | |||
fi | ||||
CO | ||||
p) | ||||
O) | ||||
I | ||||
D | ||||
(M | ||||
CD | ||||
H | ||||
rH | ||||
CD | ||||
cn | ||||
FH | ||||
-P
(U
Cf;
Λ; er ο
ω Μ co
ί. -Ρ (j
co
LP.
ω co
CM
O O
cn
LP,
IP,
O O
CM
CM | LP, | LPi |
• | t | • |
0 | cn | C-- |
CM
O | O | O |
KN | KN | KN |
I | I | I |
LP, | LP | LP, |
cm | CM | CM |
O
I
•Η
O
O
71
Oi O
Aus Tabelle 2 ist ersichtlich, daß in diesen Beispielen das gebildete 0,--DMA. über das Bis-Produkt vorherrschte.
Das Cc-DMA erwies sich als analog zu dem Hauptisomeren des
Cg-DMA-Produkts gemäß Tabelle 1, da es im wesentlichen aus*
dem einzigen Isomeren, 1-(3,5-Dimethyl-adamantyl-1)-3-methylbutan
bestand. Es hatte einen Siedepunkt von etwa 287° C bei 760 mm Hg absolutem Druck. In diesen Beispielen
trat möglicherweise in geringem Ausmaß eine Disproportionierung des n-Pentans ein, die Anteile an erzieltem C.-DMA
und C/--DMA in den Reaktionsprodukten waren jedoch praktisch vernachlässigbar und wurden nicht bestimmt.
Entsprechend den Beispielen 9 bis 11 wurden 5 Beispiele (12 bis 16) durchgeführt, mit der Ausnahme, daß als Reaktanten
1,3-Dimethyladamantan (DMA) und η-Hexan verwendet
wurden. In jedem dieser Beispiele wurden nur die Kohlenwasserstoff
phasen analysiert. Die Bedingungen dieser Versuche und die erzielten Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt.
Die Mengen der Produkte, die aus der Disproportionierungsreaktion resultierten, waren wiederum so gering,
daß sie vernachlässigt werden konnten.
- 34 109825/??07
Beispiel
12 1:1
I 13 1:1
S Η 1:1
Ξ 15 - 1 : 1
Umsetzung von | η-Hexan | mit Dimethyladamantan | Zusammensetzung des | C6-DMA | Produkts, % |
DMA | 3.6 13.6 26.5 28.4 |
Bis-Produkt | |||
Säurekonzen tration Io H2SO4 |
Temp., 0G |
Dauer, Stunden |
90.5 87.8 64.8 56.3 |
27.4 | 5.9 8.6 8.7 15.3 |
100 | 10-25 25-30 |
0.5 2.0 20.0 40.0 |
61.7 | 8.0 17.4 21.2 |
10.9 |
100 | 25-30 | 4.0 | 83.5 73.9 71.5 |
17.3 30.6 34.0 |
8.5 8.7 7.3 |
100 | 25-30 | 1.0 2.75 5.0 |
75.9 61.2 55.4 |
6.8 8.2 10.6 |
|
100 | 25-30 | 2.0 20.0 25.0 |
16 1:1 102 25-30 2.0 83.7 11.8 4.5
VjJ
I
O CJT
cn
Ca)
In jedem der Beispiele 12 "bis 16 waren das erhaltene
Gr-BVlA und die Bis-Produkte im wesentlichen dieselben
Verbindungen, die in den Beispielen der Tabelle 1 "beschrieben
wurden.
Alkylierung von DMA mit n-Hexan
1 1 Schwefelsäure (100 cß>
H0SO.) wurde' in einen mit einem Rührer versehenen Reaktor gegeben und auf etwa 10° C ab- ™
gekühlte Dann wurden 90 g (O.F>5 Hol) DMA und 49.4 g (0.57
Mol) η-Ηθχε:, rvj gegeben und das Gemisch während 8 Stunden
kräftig gerührt. Nach der Zugabe der Reaktanten ließ man die Temperatur ansteigen, wobei sich die Reaktion zu ingrößten
Teil otwa bei Raumtemperatur abspielte. Das Reaktionsgemid'jli
wurde dann mehrmals mit n-Pentan extrahiert und die kombinierten Extraktschichten teilweise eingedampft,
um etwa 75 C,O des IöGunr,Jiaittels zu entfernen.
Der Rückstand wurde durch eine mit j:luminiumoryd gefüll- M
te Jaule geleitet und die aus dor oäule abströmende
Flüssigkeit destilliert, um da;, restliche Pentan zu entfernen und -iie Reaktionsprodukte genoi.dert zu gewinne]^
Die erhalt* ilen Produkte \idzt?.iv.:(m hauptsächlich aus
23.9 g Og-k'/a und 16.2 g -eier ^i:;-Ver-bjndung. Diese Ve^r^n
-■itopreelieL ner G..;:ai;tr.usbein.-', ^n jilkylGt von etwa 2':->
f^ bf· ι: c gen -.y-^ yi^r ei::r«rft ti n-;- ;-■ ·, )jn;e Trfidukt'r "'·; i^--u
die^elbü t ; ■ ru- ---r, ν.;·;, u- für :'- ■-y rai:<.(.- -icr Pf i. r... ^j.c
1 ;:Ä; G bf.. ·■.- . c:. ,-ura ., Hr-- - ':t; onBiuroff i s-ica'-f ■■>
BAD ORIGINAL
betrugen etwa 0.060 bis 0.061 (nach der Methode von RoundG, Lagergeschwindigkeit 183 m/Min.). Ein Gemisch
aus einem Teil jedes dieser Produkte mit 2 Teilen hydriertem Polyisobutylen ergab einen ausgezeichneten
Grundansatz für eine Übertragungsflüssigkeit.
Beispiel 18 Alkylierung von DMA mit n-Pentan
W Ein weiterer Versuch wurde in ähnlicher Weise wie Beispiel
1? durchgeführt, wobei 1 1 100 c/o H2SO4, 100 g ■
(0,61 Mol) ])]·Ια und 47 g (0.65 Mol) n-Pentan verwendet
wurden. Das Gemisch wurde während einer Gesamtdauer von
5 Stunden umgesetzt, wonach dieselbe Aufarbeitungsmethode
verwendet wurde, die in Beispiel 17 beschrieben ist. Die erzielten Produkte bestanden hauptsächlich aus 16.7 g
Gn-DMA und 7.5 g des Bis-Produkts. Die Ausbeute an Ge-5
samtalkylat betrug etwa 17 %, bezogen auf dac eingesetzte
fe n-Pentan,
alkylierung von DLLl mit n-Heptan
Dieses Beispiel wurde in gleicher ./eise wie das vorhergehende
durchgeführt, wobei 1 1 100 # HpSO4, 100 g
(0,61 ilol) DHa und 61.5 g (0.6I Mol) n-lieptan verwendet
wurden. Die Reaktion wurde während 5 Stunden durchgeführt
und die Gewinnung des Produktr. erfolgte in der
SAD OfilGlNAL - 37 -
1Oi · / ;>
/ ■"> ? η 7
205573?
gleichen Weise. Als Produkte wurden hauptsächlich 18.0 g
C7-DMA, das einen Siedepunkt von etwa 330° C bei 760 mm
Hg absolut hatte und 12.0 g des Bis-Produkts erzielt. Die Ausbeute an Gesamtalkylat betrug etwa 19 i°, bezogen auf
das eingesetzte n-Heptan. Die Analyse zeigte, daß die C7-Gruppe
in dem Hauptisomeren des C7-DMA die Struktur
C '
-C-C-C-C-C-C und die Alkylengruppe in dem Bis-Produkt
weitgehend die Struktur -C-C-C-C-C-C- hatte.
Dieses Beispiel wurde in gleicher Weise wie das vorhergehende
durchgeführt. Dabei wurden 1 1 100 % HpSO., 100 g
(0.61 MoI)-DMA und 70.2 g (0.61 Mol) n-Octan verwendet.
Die Reaktion wurde während einer Gesamtdauer von 5 Stunden
durchgeführt. Das erhaltene Produkt bestand hauptsächlich aus 16.0 g Cg-DMA und 11.6 g der Bis-Verbindung. Die Gesamtausbeute
an Alkylat betrug etv/a 16 0Jo1 bezogen auf ^
eingesetztes n-Octan. Die Strukturen dieser Produkte waren
homolog der Struktur der entsprechenden Produkte des Beispiels
19 und enthielten eine Methylengruppe mehr in der
Alkyl- oder ülkylenkette.
Alkylierung von JMa mit 3-Methylheptan
Ein weiterer Vorrjuch wurde im wesentlichem in derselben
. - 38 »
1 0 'J f J '? P> I *? 7 0 7
8AD
Weise wie Beispiel 20 durchgeführt, mit der Ausnahme, daß 3-Methylheptan anstelle von n-Octan verwendet wurde.
Die Umsetzung verläuft in diesem Pail etwas rascher und
ergibt Produkte, die weitgehend denen des vorhergehenden Beispiels entsprechen.
Vier Vergleichsversuche wurden durchgeführt, in denen
verschiedene 0^-Paraffine als Reaktanten verwendet wur-
^ den. Es handelte sich speziell um folgende Paraffine:
η-Hexan (Beispiel 21 a), Neohexan (Beispiel 22), 3-Methylpentan
(Beispiel 23) und 2,3-Dimethylbutan (BeispLel 24).
In jedem Versuch wurde das als Reaktant verwendete Paraffin zu einem Gemisch aus DMA-öl (1.0 g) und 3chwefolsäure
(10 ml) während dieses gerührt wurde, in einer so Lohen Menge) Zugeben, dai3 das Molverhältriis der· beiden Ileaktanten
1 : 1 betrug und das Rühren wurla während einer Stunde
bei 25 bis 30° G fortgesetzt. In den Beispielen 21 a bis 22 hatte die verv/endete Säure eine Konzentration von
100 io HpSO,, während die Konzentration der Säure in lan
Beispielen 23 bis 24 96 >i H-JO. betrug. Das Genisüh wurde
danach mit Wasser (Eis) verdünnt und mit ^thor.· extrahiert.
Der Extrakt wurde analysiert, wobei die in Tabelle 4 gezeigten Ergebnisse erzielt wurd .-n, ",usät-.'iich
zu den üblichen Analysen wurde aui3urü-?!:i die V1 -Dl1,. -fraktion
des Produkts aus j ödem Beispiel im Hinblick auf
ßAD ORIGINAL
- 59 -
1 0 ü W ') B / ? ? Π 7
— 39 —
ihre Isomerenverteilung untersucht. Dies erfolgte durch Austreiben der Og-DMA- Fraktion aus einer präparativen
Glix'omatographiekolonne und Analysieren mit
Hilfe einer chromatographischen Zapillarkolonne
(16,7 m). .
BAD ORIGINAL
Tabelle 4
Umsetzung verschiedener C^-Paraffine mit Diinethyladamantanol
DMA-ol/Gg-Parafiin =1:1
Temperatur = 25-30° G
Dauer = 1 Stunde.
Dauer = 1 Stunde.
Verwendetes Cg-Paraffin Säurekonzentration, γ>
ELSO, Zusammensetzung des Produkts, u/o
JJiU Ji.
Jis-I'rodukte
nicht identifizierte Produkte isarnmensetzung der C^ -DI-Ui-Fr ak ti on,
Isomeres 1
Isomeres 3 Isomeres 4* Isomeres 5
Isomeres 6
21 a | 22. |
n-Hexan | Neohexan |
100 | 100 |
26.5 | 2 /. ι |
i;2 | Spuren |
3.5 | 0.6 |
26.3 | 24.3 |
Spuren | Spuren |
3 8. 4 | 46.3 |
4.3
0.8
4.3
1.1
52.6
41.2
Spuren
Beispiel 23
1.1
4.7
7.0
7.0
9
5
5
10
43
33.9
Spuren
43
33.9
Spuren
24
3-Methylpentan 2,3-Dimethyl-
butan 96
53. 4 1.9 3.4
23.7 3.6
14.0
5.7
20.0
37.1
11.8
. 25.4
Spuren
33.5 5.5 3.6
37.2 3.9
16.2
6.0
26.1
51.9
7.3
5.7
-fc* O
'■ Die Alkylgruppe des Isomeren 4 hatte die Struktur -C-G-G-O-G
Die Daten der Tabelle 4 zeigen, daß im wesentlichen gleiche
Alkylierungsprodukte erzielt werden können, wenn geradekettige,
einfach verzweigte oder doppelt verzweigte C^-Paraffine verwendet werden, wenn auch die Verteilung
der verschiedenen Produkttypen beträchtlich schwanken kann. In jedem Beispiel wurden untergeordnete Anteile eines alkylierten
DMiI mit einer 0,-, C^- oder C„-Alkylgruppe erzielt,
woraus hervorgeht, daß in geringem Maß eine Disproportionierung
des paraffinischen Ausgangsina terials %
eintrat. VJie gezeigt, umfassen die Cg-DMA-Fraktionen
mehrere Isomere und das vorherrschende Isomere schwankt in Abhängigkeit von den als Einsatsmaterial gewählten,
speziellen Cg-Paraffin. Die Cg-Gruppe in diesen Isomeren
Ist überwiegend einfach verzweigt und die Verzweigung
stellt eine Methylgruppe dar. Die Isomeren unterscheiden
sich durch die Lage dieser Hethylgruppe, Das Isomere 4
wurde als Verbindung identifiziert, in der die Me thyL-gruppe mit dem Kohlenstoffatom verbunden v/ar, das dem . ^
freien Ende benachbart ist. Bei Verwendung von n-Hexan und Neohexan ist ist dies das vorherrschende Isomere.
Beispiele 25 bis 26
jJie.ie Versuche wurden wie die Versuche der Beispiele
21 a bis 24 durchgeführt, mit der ..usnähme, daß n-Pentan
und Isopentan anstelle des C/--Par"iffin« verwendet wurden«
Die erzielten Ergebnisse sind in iVbelle 5 gezeigt.
ßM)OR1G1NAl
Umsetzung von C^-Paraffinen mit Dimethyladananbanol
DAM-ol/G^-Paraffin =1:1
Temp. = 25-30° G Dauer = 1 Stunde.
Verwendetes Cc-Paraffin
5
5
Säurekonzentration, :/o H0SO,
Zusammensetzung des Produkts, $> DMA
Zusammensetzung des Produkts, $> DMA
Beispiel 25 | Beispiel 26 |
n-Pentan | Isopentan |
100 | 96 |
49.3 | 42.6 |
1.2 | 9,1 |
32.6 | 27,4 |
2.4 | b . ■; |
I3.4 | 5 i . 0 |
1.1 | 0,7 |
Bis-Pi'odukt'j
nicht Ldentlfizierte Produkte
* Die Cr-Alkylgruppe hatte im wesentlichen die Struktur
- G-G-G-C
Die Ln i'abelle 5 aufgerührten Ergebnisse aeigen, d-.uö bei
Verv/eadung von n-Pentan oder Isopentan im we;mtl' ■·. .ti
dLe.-ielbcn Endprodukte erhielt v/erd ;n können, ./Lederum
ii;.'Lf;te ^i ch, daß ,_'r.;riri.;e Mengen von t'rodu,.: t.;n gebildet
wurden, die aus der u\ r.proporthorii^rungsreaktiori re;ul.~
t Lui- ten., Die iUitelle .ile.ser Produkte .-;ind bei Verw. -llung
dt.1.; verav/e Igten Paraffins etw.ia groüür.
•1 0 9 ÖZb / ^ '>fi 7
BAD ORIGINAi
"::'?! 7 ,:-■■ Λ~ξ ! V
■ - 43 -.
Wenn anstelle der als Reaktanten in den vorhergehende
Beispielen verwendeten Adainantan-Verbindungen Adamantau,
Adamantanole andere der angegebenen Alkyladamantane und
andere Alkyladamantanole verwendet werden, so werden analoge
Ergebnisse erzielt« Ebenso werden bei Verwendung von
anderen η-Paraffinen des Bereiches mit 4 bis 20■Kohlenstoffatomen
anstelle der in den angegebenen Beispielen verwendeten Paraffine, oder bei Verwendung anderer Isoparaffine
der festgelegten Art analoge Alkyladamantane ^ und Bis-Verbindungen gebildet, die, wie bereits erklärt
wurde, überwiegend eine Kethy!verzweigung in der neuen
Alkylgruppe und eine Kethy!verzweigung in der Alkylengruppe
aufweisen. Wenn jedoch als η-Paraffin Propan verwendet
wird, so verläuft die Reaktion in analoger Weise, mit der Ausnahme, daß die L^-jilkyl- und die Alkylen-Gruppe
der Reaktionsprodukte unverzweigt sind. Sowohl das Alkyladamantan als auch die Bis-Verbj ndungen, die
unter Verwendung dieser anderen Reaktanten erhalten wei?-
den, sind wertvoll als Komponenten für Übertragungs- % fluids. ..■'.■
Im wesentlichen gleichwertige Ergebnisse werden außerdem
erzielt, wem· konzentriertere Schwefelsäure bis zu 105 ,<·■
HpSO. anstelle der in den vorhergehenden Beispielen verwendeten
Säure eingesetzt wird. .-/enn die Konzentration
jedoch 102 ,·' 1I2-O4 überschreitet, neigt die Reaktion zu
so raschem Vorlauf, daß sie wegen der schnellen Entwicklung
7 η Ί 6AO ORIGINAL _ 44
von SOp bei Atmosphärendruck unkontrollierbar werden
kann. In diesem Fall ist es daher wünschenswert, die Umsetzung in einem abgeschlossenen System unter Druck
durchzuführen.
Als spezielles Beispiel für Verdeutlichung der Erfindung soll die Reaktion von n-Pentan mit 1,3-Dimethylauamantan
(DHa) betrachtet werden. Diese Reaktion wird durchgeführt, indem beispielsweise ein Gemisch von DMa
und n-Pm1an in einem Holverhäl 1 nis von 1 : 2 mit Schwefelsäure
einer Konzentration von 100 ^ H0SO- bei 50 C
c 4
während 10 Stunden in Berührung gehalten wird. Die Säureschicht und die .Kohlenwasserstoffschicht werden voneinander
getrennt, die Kohlenwasserstoffschicht mit Wasser cder wässrigem Alkali gewaschen, um restliche
Säure zu entfernen und das Kohlenwasserstoffmaterial danach fraktioniert destilliert, um die Produkte zu gewinnen,
rk; r.eigte sich bei der Analyse, daß das als Produkl
erhaltene jilkyladamantan überwiegend aus der folgenden
Verbindung bestand (in der gezeigten Struktur sind die Parsern to:., ,;ί onie aus Bequeralichl'eit.rgi'iinden weg-
— 4[. —
BAD ORIGINAL
1 U :: ;<; / J1 / ->?πη
Dieses Produkt ist 1,3-Mmethyl-5-( 3-methyl butyl )adamantan.
Geringere Anteile eines isomeren Produkts, in dem die Methylverzweigung des C[--iilkylsubstituenten näher an
en
dem Adamantankern steht, könn ebenfalls gebildet werden, das vorherrschende, gebildete Isomere ist jedoch das der gezeigten Struktur. Es wird kein Isomeres mit einer n-Pentylgruppe festgestellt. Außerdem wird ein höher siedendes Produkt des Bis-Typs erhalten, dessen überwiegender
dem Adamantankern steht, könn ebenfalls gebildet werden, das vorherrschende, gebildete Isomere ist jedoch das der gezeigten Struktur. Es wird kein Isomeres mit einer n-Pentylgruppe festgestellt. Außerdem wird ein höher siedendes Produkt des Bis-Typs erhalten, dessen überwiegender
Teil der folgenden Struktur entspricht:
C C
Diese Verbindung ist 1,4~BLs(3,5-dimethyladamantyl~1)-4-methylbutan.
Eine geringe Mengo eines Produkts, das
nahe bei dieser Verbindung siedet und ein Isomeres diener
Verbindung zu sein scheint, wird im allgemeinen ebenfalls
gebildet.
Es wird ein G-emiach aus 60 Volumprozent der genannten
Isomerenmischung und 40 fo eines im wesentlichen vollständig
hydrierten Polybuken-PuLymeren hergestellt. Der Traktionskoeffizient
(bestimmt-nach der Methode von Rounds)
bei 183 m/i-Iin., 23123 kg/cm2 und 93° C betragt; 0,059.
Dieses 6G/40—'J-emiwCh :v)igt uuf3erdem gute Oxyda tionsbe-Q
tündi^keit, ve tv; Li- · ti uri mit dem hydrierten Polybuten,-gute
ü'lif.'UGij,- in^cnai'tun und stark verminderte
■ - 46 -
KJ'': - / '>tt 7
BAD OBlGtN^-
Scliaumbildungstendenz, wenn es in einem Haftgetriebe verwendet wird.
tfenn in der beschriebenen Umsetzung als Einsatz-Paraffin
anstelle von n-Pentan η-Hexan verwendet wird, so umfaßt
das Reaktionsprodukt ein Gemisch aus 1,3-DimethyI-5-(4-me
thyl~pentyl)adamantan und 1,4-Bis(3f5-dimethyladnmantyl-i
J-^-me thylpentan. Die Traktionskoeffiaienten dieser
einzelnen Verbindungen (bei 183 m/Hin., 2BI23 kg/cm"
(400000 p.s.i.) und 93° G)betragen ΰ.060 beziehungsweise 0.061. '
tfenn aia Einsatz-Paraffin η-Butan π i-./;;i,aet wird, so umfaßt
cLu'J Reaktion.;produkt ein Gera ί . .::u au.:; 1 , 3"i'i::ui thyl-5-CC'-iiie
thyl-propyl)adamantari und 1 ,4-Bis(5, --di.nl· r.hy Lulaman--
tyl-1) üe bliy Lpr-upan. Dieses Ciemi -;oh un.i die .i i-:w ii:om
pcm mfci-in :;ind i^itü ijber ti-ngungst'l u".3i; k(.;x :,en, ι ;blondere
lana, worm si υ mit U,- bis C,.- LJo i yrne -.·".] L en (oaer hydrierten
G,- bis Üo-Polymerölen) v^rinijcnt nind.
Jenn iriBlolle den KohLenwassers to-":f-js ein Lon) .:■ L , ι xJl-I-'i.
λ?γ·./■".ride t wird, .so werden wiodenuL die üb η ^^ ; ι ;r,en beiden
Kohlt nwassers t ί : :' -7orb indungen als H .-λ up t nr j m *,« er·
■iieLt, unabhängig von der uf^prun^L i ctiui .>tei.l ι ■■.. lor
Hydroxy gruppe an dem Kern, Jie Reaktion ι L-yt ]-af):;h dazu,
rascher r.u verL-iui-Ou, worin als ^u;: ^ m:;.: ■ » ι .:; tr:. . La LonooL
an:·, toll ti dar, ...tjhleriwa;1;:0 t':; [,->
ι t >.· yt.r /^ndf11. ,/L..1,
8AO ORIGINAL
1 η 1JU /■ l>
/ '■> ν η /
Claims (1)
- Patentansprüche(a) eines Adamantankohlenwasserstoffes dQr Struktur QX, in der Q eine Adamantylgruppe mit 10 bis 19 Kohlenstoffatomen und einer freien Brückenkopf-Valens und I eine ülkylgruppe mit 3 his 20 Kohlenstoffatomen bedeutet, die endständig an die freie Valens der Alkyladainantylgruppe gebunden istf und(b) eine? Bis-Alkyladamantans der Struktur QZQ, in der ™ Q die genannte .Bedeutung hat und Z eine Alkylengruppe mit 3 bis 20 Kohlenstoffatomen bedeutet.2. Adamantaiikühjenv/asserstoffgemisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es(a) einen Adaniant£,nkc]ilenv:aiisr-r.jtoff der utruktur QX ciitliält, in der Q eine Alkyladamantylgruppe mit 12 bis 14 Kohlenstoffatomen und einer freien Brückenkopfvalenz bedeutet und X eine .alkyl/;τητ pe Λ mit -1 bis 20 Kohlenstoffatomen bedeutet, die cmdstänoig an die freie Valenz der Alkyladamantyl« grrppe gebunden int und die im wesentlichen auL eii - einfach verzweigten Rest der Struktur- 48BAD ORIGINAL.48- 205*732"besteht, in der η eine ganze Zahl von 1 bis 17 bedeutet, und(b) einen Bis-Alkyladamantan der Struktur QZQ besteht, in der Q die genannte Bedeutung hat und Z eine Alkylengruppe mit 4 bis 20 Kohlenstoffatomen bedeutet.3« Adamantankohlenwasserstoffgemisch nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rest X eine Alkylgruppe mit 5 bis 8 Kohlenstoffatomen bedeutet, die im wesentlichen aus einem einfach verzweigten Rest derStrukturCH,^H2)- C- GH3besteht, in der η eine ganze Zahl von 2 bis 5 bedeutet und Z eine C1-- bis CR-Alkylengruppe bedeutet, die mindestens im wesentlichen die StrukturGH3 -(CH2)UP-O-aufweist, in der m eine ganze Zahl von 3 bis 6 bedeutet.4. Adamantarikohlenwasserstoffgemisch nach .anapruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Q ein , iinethyladamantyl-, Trimethyladamantyl-, Äthyladamantyl-, .vethyläthyl;:i]amantylöler Iamethyläthyladamantyl--.\ent ist.BAD ORIGINAL - 'W ~■■■■'■ ' ' ■"" """ ■ '■ '.*" ! ϊ: " ! Ii " ■'" »" ' ;il ' ' "■ ■■' ■■ ■ ■■""■■" ■ " · ■· ■■■- ■ ' ' '··: ' ■. ιρι; , τ2 O 5 K 7 3- 49 -|5· Verfahren zum Herstellen eines Adamantankohlenwasserw stoffgemisches nach Anspruch 1 bis 4 durch Verknüpfen eines ö,- bis CpQ-Kohlenwasserstoffrests mit dem Kern einer Adamantanverbindung, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Gemisch, das im wesentlichen aus(1) Schwefelsäure einer Konzentration von 96 bis 105 °ß> H2SO4,(2) einem gesättigten Adamantankohlenwasserstoff desBereiches Cj0 bis O.q mit 0 bis 3 Alkylsubstitu- -\enten, einem diesem Adamantankohlenwasserstoff entsprechenden Adamantanol oder einem Gemisch solcher Verbindungen, und(3) einem normalen Paraffinkohlenwasserstoff mit 3 bis 20 Kohlenstoffatomen oder einem Isoparaffin mit 4 bis 20 Kohlenstoffatomen oder einem Gemisch solcher Verbindungen besteht, bei einer Reaktionstemperatur oberhalb des Gefrierpunkts der Säure, jedoch unter 100° G umsetzt, bis eine wesentliche Reaktion k zwischen dem Paraffin und der Adamantanverbindung eingetreten ist.6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch ■ gekennzeichnet, daß man ein Reaktionsgeminch verwendet, das als Isoparaffin Iaobutan, Isopentan, einfach oder doppelt verzweigte Isohexane oder einfach verzweigte C7- bit; Cp^-Isoparaffine enthält.■ .- 50 -1 Ü [j .; / !1 / 1 ? Π 7BAD ORIGINAL--50 -7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangsverbindung Adamantan, Me thy !.adamantane, Uimethyladamantane, Trimethyladamantane, Athyladamantane, Methylathyladamantane, Dimethyläthyladamantane oder die entsprechenden Monoole verwendet werden, deren Hydroxygruppe an den Adamantankern gebunden ist.8. Verfahren nach Anspruch 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Paraffinkohlenwasserstoff ein Ilormalparaffin oder Isoparaffin mit 5 bis O Kohlenstoffatomen verwendet wird.9. Verwendung eines Adamantankohlenwasserstoffee ler Struktur QX nach Anspruch 1 bis 4, als Bestandteil einor Kraftübertragungsflüssigkeit.10. Verwendung eines iidamantankohlenwassers toffee der ■Jtruktur .l?A\ nach i^nnpruch 1 bis 4 als Bestandteil einer Kraftubertragum;sflüssigkeit.11. Verwendung von Mlarnantankohleriwasserstoffen ,;nnaß Kiispruch 9 oder 1ü, dadurch .jekenrizuichno t, λλ~λ ·i ie bbertrr;:iungRElüasi.a-keit mindestens eine der r."oL-;· ride η V e r b i η d u η. ·; e η ~i nth ä i t:(I) uinen iil.L'yLadamantani:ohlt!tn/.i ::;erö toff der /'cirinel.QX, in der '.) eine ^ \o~ ^ is 0, .-^ikyladai;. .n ty ί,μΊΠ;! eBAD ORIGINAL ' | ..fw1'1:: β siiiiii :s«s; lic205*732- 51 -und X eine G,- bis G20-Alkyl gruppe "bedeutet, dit mindestens überwiegend die struktur(2)3H "besitzt, der η eine ganze Zahl von 1 bis 17 bedeutet und
(2) ein Bis-Alkyladamantan, in dem zwei Adamantankerne über Brückenkopf-Stellungen durch eine Alkylengruppe Λ mit 4 bis 20 Kohlenstoffatomen miteinander verbundensind.12« Verwendung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertr-gimgsflüssißkeit außerdem mindestens eines der folgenden Produkte enthält:(a) einen C-.·,- bis 0 ,Q-Kaphtheukohlem/aHserstoff mit einer Glasübergangstemperatur im Bereiol) von -90bis -?0° G, und i(b) einen verzweigten Paraffinkohlenwanserstoff entsprechend einem vollständig hydriex'ten Polymeren eineb r...,~ bis Co-01efins»'JO13. Verwendung nach Anspruch 11 odtr 12, dadurch gekennseichnet, daß .) ein Dimethyl a üai;jant,/l-, Trime thyladamani yl- f A^hyla'iru; ,^. Λνΐ-, Hethylätnyladamantyl- oder Dimethyläi.jiylad.'ii. ,-.tyi-Ke-t ist.BAD ORJGINÄL- 52 -14. Verwendung nach Anspruch 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß als Komponente für die Übertragungsflüssigkeit eine der folgenden Verbindungen verwendet wird:1,3-Dimethyi-5-(3-methylbutyl)adamantan 1,3-Dimethyl-5-(2-methylpropyl)adamantan 1,3-Dimethyl-5-(4-methylpentyl)adamantan1,4-Bis(3,5-dimethyladamantyl-1)-4-methylbutan 1,4-Bis(3,5-dimethyladamantyl-1)-5-methylpentan 1,4-Bis(3,5-dimethyladamantyl-1)-5-methylpentan15. Verwendung nach Anspruch 9 bis 14 als Kraftübertragungsflüssigkeit in einem Friktions- oder Haftgetriebe, das mindestens zwei gegeneinander drehbare Teile in einer zur Übertragung des Drehmoments geeigneten Anordnung enthält.16. Verwendung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsflüssigkeit mindestens ein Alkyladamantan, mindestens ein Bis-Alkyladamantan oder ein Gemisch aus mindestens einem Alkyladamantan und mindestens einem Bis-Alkyladamantan gemäß Anspruch 1bis 4 aufweist.17. Verwendung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftübertrajungsflüssigkeit 5 bis- 53 -95 Volumprozent eines oder mehrerer der Alkyladamantan-Isomeren und 95 "bis 5 Volumprozent eines acyclischen verzweigten fluiden Polymeren eines C,- bis Cg-Monoolefins enthält, das eine SUS-Viskositat bei 38° G im Bereich von 20 bis 20000 SUS und einen ASTM-Viskositätsindex im Bereich von 30 bis 160 aufweist.. en18. Verwendung von Dimeren aus Alkyladamantan und/oder Alkyladamantanolen mit 12 bis 19 Kohlenstoffatomen \ und 1 bis 3 Alkylsubstituenten des G^- bis C,-Bereiches, welche durch Umsetzen der monomeren Adamantane in Gegenwart von konzentrierter Schwefelsäure einer Konzentration im Bereich von 94 bis 102 Gewichtsprozent HpSO/-Äquivalenten erhalten wurden,in Kombination mit C,.,- bis G.Q-Naphthenkohlenwasserstoffen oder verzweigten Paraffinkohlenwasserstoffen als Kraftübertragungsmedien.19* Verwendung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, ^ daß als verzweigte Paraffinkohlenwasserstoffe vollständig hydrierte Polymere eines CL·- bis Cg-Olefins vorliegen.109325/2 207
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